【正文】 ? 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)主要有現(xiàn)場(chǎng)總線如 FF、 Profibus、WorldFIP、 De2viceNet 、 P2NET 等低速網(wǎng)段組成。 ? 主要由快速以太網(wǎng) (100M、 1000M、 10G等 ) 組成 。目前，工業(yè)以太網(wǎng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，但是一種發(fā)展趨勢(shì)。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 90 現(xiàn)場(chǎng)總線（ 4） ? 現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)： – 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 FF(Foundation Fieldbus)； – Control Net； – Profibus； – PNet； – FF(Foundation Fieldbus)高速以太網(wǎng) HSE； – SwiftNet； – WorldFIP； – InterbusS。 – 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信采用基帶傳輸（即數(shù)字信號(hào)傳輸），數(shù)據(jù)傳輸速率高（為 Mbit/s 或 10Mbit/s 級(jí)），實(shí)時(shí)性好，抗干擾能力強(qiáng)； – 廢棄了集散控制系統(tǒng)（ DCS）中的 I/O 控制站，將這一級(jí)功能分配給通信網(wǎng)絡(luò)完成 。 84 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 2022/2/17 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) Unit 3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 Computer Network and Data Communication of Industry Control 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 85 本節(jié)主要內(nèi)容 ? 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ? 工業(yè)以太網(wǎng) ? 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 86 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與通信 ? 在功能上，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為： – 信息網(wǎng) ? 位于工業(yè)網(wǎng)的上層，是企業(yè)數(shù)據(jù)共享和傳輸?shù)妮d體 ? 主要采用以太網(wǎng)技術(shù)； – 控制網(wǎng) ? 位于工業(yè)網(wǎng)的下層，與信息網(wǎng)緊密地集成在一起，具有獨(dú)立性和完整性 ? 主要采用現(xiàn)場(chǎng)總線。 ? 接收端收到該碼后，通過(guò)譯碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且能自動(dòng)地糾正傳輸中的錯(cuò)誤。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 74 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (21) ? 多路復(fù)用技術(shù) – 把多路信號(hào)用一條信道進(jìn)行傳輸 ， 以提高效率 – 頻分多路復(fù)用 ? 把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的小頻段 ，每條小頻段都可以看作是一條子信道 – 時(shí)分多路復(fù)用 ? 信道的傳輸時(shí)間分割成許多時(shí)間段 ， ? 這種方法接收端與發(fā)送端的時(shí)序必須嚴(yán)格同步 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 75 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (1) ? 差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)的原理 – 發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生成某些校驗(yàn)編碼，然后將該校驗(yàn)編碼附加在數(shù)據(jù)后面一起發(fā)送 – 接收方收到數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼后，用校驗(yàn)碼對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，以確立本次傳輸是否正確 ? 差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)的核心是校驗(yàn)編碼 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 76 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (2) ? 1． 檢驗(yàn)編碼方法 – 奇 /偶校驗(yàn)編碼 – 循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼 – 恒比校驗(yàn)編碼 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 77 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (3) ? （ 1） .奇 /偶校驗(yàn) – 奇校驗(yàn) ? 報(bào)文加上校驗(yàn)位后應(yīng)保證“ 1”碼元個(gè)數(shù)為奇數(shù) – 偶校驗(yàn) ? 報(bào)文加上校驗(yàn)位后應(yīng)保證“ 1”碼元個(gè)數(shù)為偶數(shù) – 奇偶校驗(yàn)方法 ? 只有在出錯(cuò)碼元個(gè)數(shù)是奇數(shù)的情況下才有效，當(dāng)出錯(cuò)碼元個(gè)數(shù)成偶數(shù)時(shí)，此法無(wú)能為力 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 78 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (4) ? (2) 循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC(Cyclic Redundancy Check) 圖 CRC校驗(yàn)示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 79 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (5) ? 循環(huán)冗余校驗(yàn)的檢驗(yàn)?zāi)芰εc生成多項(xiàng)式有關(guān)。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 72 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (19) ? （ 4）通信線路的通信方式 – 全雙工 ? 由兩根不同的傳輸線傳送，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作 – 半雙工 ? 用同一根傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能同時(shí)發(fā)送和接收 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 69 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (16) ? 同步字符 – 單同步 ? 選擇一個(gè)特殊的 8位二進(jìn)制碼（如 01111110）作為同步字符，稱(chēng)單同步字符 – 雙同步 ? 選擇兩個(gè)連續(xù)的 8位二進(jìn)制碼作為同步字符，稱(chēng)雙同步字符 – 為了保證收、發(fā)同步，收、發(fā)雙方必須使用相同的同步字符。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 64 圖 異步通信信息幀格式 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (11) ? 異步通信信息幀格式 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 65 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (12) ? 發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘 圖 發(fā)送 、 接收時(shí)鐘和信息位 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 66 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (13) ? 接收端同步接收信息的方法 圖 接收端同步采樣（ n=16） 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 67 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (14) 異步通信存在的問(wèn)題 – 在異步通信中，每個(gè)字符要用起始位和停止位作為字符開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志，因而數(shù)據(jù)傳送效率低。 – 常用的同步方式有兩種： ? 起停同步技術(shù) ， 與其相對(duì)應(yīng)的傳輸方式稱(chēng)異步通信方式 ? 自同步方式 ， 與其相對(duì)應(yīng)的傳輸方式稱(chēng)為同步通信方式 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 55 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (2) ? (1)通信系統(tǒng)模型 – 任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以借助如圖所示的通信系統(tǒng)模型來(lái)抽象地進(jìn)行描述 。它可以將具有不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，網(wǎng)關(guān)屬于最高層（應(yīng)用層）的設(shè)備。 – 與網(wǎng)橋相比不同點(diǎn)是：交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延遲小 ， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了網(wǎng)橋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能 。 – 以集線器為中心的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的某條線路或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí) ， 不會(huì)影響網(wǎng)上其它結(jié)點(diǎn)的正常工作 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 44 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 23） （ 4） LAN網(wǎng)絡(luò)適配器 ? LAN網(wǎng)絡(luò)適配器是實(shí)現(xiàn) LAN物理層和鏈路層的硬件接口板。 邏輯環(huán)中的控制方式類(lèi)同于令牌環(huán) 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 41 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 20） ? 令牌環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)： –優(yōu)點(diǎn)： 能提供可調(diào)整的訪問(wèn)控制方式 ， 能提供優(yōu)先權(quán)服務(wù) ， 有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性 。 – 當(dāng) “ 空 ” 的令牌傳送至正待發(fā)送信息的結(jié)點(diǎn)時(shí) ， 該結(jié)點(diǎn)立即發(fā)送信息并置令牌為 “ 忙 ” 狀態(tài) 。 ? 在這種方式中 ， 令牌是控制標(biāo)志 ， 網(wǎng)中只設(shè)一張令牌 ， 只有獲得令牌的結(jié)點(diǎn)才能發(fā)送信息 ， 發(fā)送完后 ， 令牌又傳給相鄰的另一個(gè)結(jié)點(diǎn) 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 38 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 17） ? CMSA/CD方式特點(diǎn)： – 原理較簡(jiǎn)單 ， 且技術(shù)上較易實(shí)現(xiàn) 。 ? 確定等待時(shí)間的方法： – 當(dāng)某結(jié)點(diǎn)檢測(cè)到信道被占用后 ， 繼續(xù)檢測(cè)下去 ， 待發(fā)現(xiàn)信道空閑時(shí) ， 立即發(fā)送 。 主要用于總線形網(wǎng)絡(luò) 。 LLC向下提供介質(zhì)訪問(wèn)控制層的接口。 (2)邏輯鏈路控制層 ? 邏輯鏈路控制層 (LLC)采用 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。 而最低兩層 （ 物理層和鏈路層 ） 功能上基本上有硬件來(lái)完成 。 – 缺點(diǎn)：一旦有一個(gè)中繼器出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)路的斷路，使全網(wǎng)限于癱瘓，另外因?yàn)樗枪灿猛ㄐ啪€路，所以不適用于信息流量大的場(chǎng)合。 但傳送距離短。 計(jì)算機(jī) 終接器 總線結(jié)構(gòu)示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 27 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 6） ? 總線結(jié)構(gòu) – 通信方式：各個(gè)結(jié)點(diǎn)將依據(jù)一定的規(guī)則分時(shí)地使用總線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀沿著總線向兩端傳播，總線上的各個(gè)結(jié)點(diǎn)都能接收到這個(gè)數(shù)